- •Расчет шихты основной мартеновской плавки
- •Содержание
- •Введение
- •1 Задание на выполнение расчета шихты основной мартеновской плавки
- •2 Расчет шихты первого периода
- •2.1 Определение среднего состава металлической шихты
- •3.2 Определение состава металла по расплавлению
- •2.3 Определение количества железной руды в завалку
- •2.4 Определение количества известняка в завалку
- •2.4.1 Расчет количества СаО и SiO2, поступивших в шлак первого периода плавки из всех источников, кроме известняка (мСаО, мSiO2)
- •2.4.2 Расчет количества шлака, оставшегося в печи
- •2.4.3 Определение основности спускаемого шлака (Всп) и шлака
- •2.4.4 Определение количества СаО и SiO2 в шлаке по расплавлению
- •2.5 Определение количества технического кислорода в первый период плавки
- •3.5.1 Расчет расхода кислорода на образование оксидов железа в шлаке
- •2.5.2 Расчет количества кислорода, поступившего в ванну из руды
- •2.5.3 Расчет количества кислорода, поступившего в ванну из известняка
- •2.5.4 Расчет количества кислорода, поступившего в ванну с окалиной лома
- •3 Расчет шихты второго периода плавки
- •3.1 Определение состава металла перед раскислением
- •3.2 Определение количества железной руды во второй период плавки
- •3.3 Определение количества извести во второй период плавки
- •3.4 Определение количества технического кислорода во второй период плавки
- •4 Расчет выхода жидкой стали перед раскислением
- •5 Расчет раскисления стали и ее химического состава
- •6 Определение расхода шихтовых материалов на плавку
- •Библиографический список
3.3 Определение количества извести во второй период плавки
Количество извести во второй период плавки определяется по формуле:
(10)
где %СаОизв,%SiO2изв – содержание СаО и SiO2 в извести, %;
– количество SiO2 и СаО, поступившее в шлак во втором периоде плавки из всех источников, кроме извести, кг;
В – основность шлака перед раскислением, выраженная через отношение СаО к SiO2.
Расчет количества СаО и SiO2, поступивших в шлак во втором периоде плавки из всех источников, кроме извести, приведен в таблице 14.
Таблица 14 – Расчет количества СаО и SiO2, вносимых в шлак всеми источниками, кроме известняка
Источник |
Расход во II период, кг |
Вносится, кг |
|
SiO2 |
СаО |
||
Руда железная |
0,025 |
0,025∙0,082*=0,002 |
0,025∙0,028*=0,001 |
Боксит |
0,16 |
0,16∙0,1=0,016 |
0,16∙0,01=0,002 |
Магнезит обож. |
0,33 |
0,33∙0,03=0,010 |
0,33∙0,032=0,011 |
Доломит обож. |
0,46 |
0,46∙0,0275=0,013 |
0,46∙0,558=0,256 |
Доломит сырой |
0,07 |
0,07∙0,015=0,001 |
0,07∙0,305=0,021 |
Материал свода |
0,09 |
0,09∙0,050=0,005 |
0,09∙0,02=0,002 |
Шлак I периода |
4,0 |
4,0∙0,20=0,795 |
4,0∙0,36=1,432 |
Итого |
- |
0,841 |
1,723 |
* - 0,082; 0,028 и т. д. доля SiO2 и СаО в материалах (см. таблицу 3) |
Основность шлака перед раскислением обычно составляет 2,5-3,3. В расчете принимаем В = 3.
Тогда во второй период необходимо присадить извести:
3.4 Определение количества технического кислорода во второй период плавки
Расход технического кислорода во втором периоде плавки определяется из выражения:
(11)
где - расход кислорода на окисление примесей шихты во втором периоде плавки, кг (в расчете = 0,430 кг);
- количество активного кислорода оксидов железа шихты, участвующего в окислении примесей ванны во втором периоде, кг;
- количество кислорода, поступившего в ванну из атмосферы, кг (в расчете = 0,425 кг).
Для определения необходимо рассчитать количество шлака, образующегося перед раскислением и количество активного (FeO) и (Fe2O3) в нем.
Определим количество оксидов, кроме оксидов железа и летучих, участвующих в шлакообразовании во втором периоде плавки. В образовании шлака участвуют заправочные материалы (магнезит, доломит), разжижители, огнеупоры свода, шлак первой половины плавки, железная руда, флюс и примеси металла.
В металле по расплавлению содержится: 0,5% углерода; 0% кремния; 0,11% марганца; 0,020% фосфора; 0,039% серы. По сравнению с составом металла по расплавлению содержание марганца в период доводки увеличивается на 0,04% (0,04кг), содержание серы снижается на 0,004%, содержание фосфора снижается на 0,003% (см. таблицу 13). В результате в шлаке снижается концентрация MnO и повышается содержание Р2О5 и СаS. Кроме того, в процессе шлакообразования второй половины плавки принимают участие флюс (по расчету расход извести 1,723 кг), руда, боксит, футеровка и шлак первого периода плавки (см. таблицу 14).
Расчет количества шлакообразующих оксидов второй половины плавки приведен в таблице 15.
Таким образом, количество оксидов, кроме оксидов железа и летучих, участвующих в шлакообразовании во втором периоде плавки составляет 1,931 кг.
Количество шлака перед раскислением можно определить из выражения:
(12)
где (%FeO) и (%Fe2O3) – содержание FeO и Fe2O3 в шлаке перед раскислением, %.
Таблица 15 – Количество оксидов, кроме оксидов железа и летучих, участвующих в шлакообразовании во втором периоде плавки
Источник |
Расход, кг |
Количество шлакообразующих оксидов, кг |
Металл |
0,008 0,003 -0,020 |
0,008∙72/32 = 0,018*1 0,003∙142/62 = 0,005 - 0,020∙71/55 = - 0,020 |
Руда |
0,025 |
0,025∙0,01∙14,4 = 0,004*2 |
Известь |
1,013 |
1,013∙0,01∙92,56 = 0,937 |
Боксит |
0,160 |
0,16∙0,01∙63 = 0,099 |
Магнезит |
0,330 |
0,33∙0,01∙96,4 = 0,318 |
Доломит об. |
0,460 |
0,46∙0,01∙96,7 = 0,444 |
Доломит сырой |
0,070 |
0,07∙0,01∙52,9 = 0,036 |
Материал свода |
0,090 |
0,09∙0,01∙79 = 0,071 |
Шлак по распл. |
4,000 |
0,025∙0,01∙(100-18,5) = 0,020*3 |
Итого |
|
1,931 |
*1 – CaS, P2O5 и MnO соответственно; *2 – 14,4 и т. д. содержание в материале шлакообразующих оксидов, кроме оксидов железа и летучих (по таблице 3); *3 – 18,5 – сумма оксидов железа в шлаке (см. п. 3.5.1). |
Содержание монооксида железа в шлаке перед раскислением зависит от основности шлака и остаточного содержания углерода в металле. При выборе концентрации FeO в шлаке используем данные таблицы 16.
Таблица 16 - Содержание FeO в шлаке перед раскислением
Основность шлака |
Содержание углерода в металле перед раскислением, % |
||||||||
0,05 |
0,10 |
0,15 |
0,20 |
0,25 |
0,30 |
0,35 |
0,40 |
>0,45 |
|
2,0 |
11,6 |
10,2 |
9,4 |
8,6 |
8,4 |
8,2 |
8,1 |
8,0 |
7,9 |
2,5 |
14,2 |
12,2 |
11,0 |
9,8 |
9,5 |
9,2 |
9,1 |
9,0 |
8,9 |
3,0 |
16,4 |
14,2 |
12,6 |
11,0 |
10,6 |
10,2 |
10,1 |
10,0 |
9,9 |
3,5 |
18,0 |
16,6 |
13,9 |
12,2 |
11,7 |
11,2 |
11,1 |
11,0 |
10,9 |
В рассматриваемом примере при [%C]раск = 0,20% и основности шлака Враск = 3 принимаем (%FeO)раск = 11% .
Отношение (%FeO) к (%Fe2O3) в шлаке перед раскислением обычно колеблется в пределах 3,0-4,0, причем с повышением основности оно уменьшается. В расчете принимаем отношение (%FeO)/(%Fe2O3) = 3,2.
Тогда (%Fe2O3)раск = (%FeO)раск/3,2 = 11 / 3,2 = 3,44%.
Количество шлака перед раскислением составит:
Количество оксидов железа в шлаке перед раскислением составит
С конечным шлаком теряется железа
Количество оксидов железа, поступивших в ванну во втором периоде плавки из всех источников, приведено в таблице 17.
Таблица 17 – Количество оксидов железа, поступивших в ванну во втором периоде плавки
Источник |
Расход, кг |
Вносится оксидов железа, кг |
|
Fe2O3 |
FeO |
||
Руда |
0,025 |
0,025∙0,01∙78,9* = 0,020 |
0,025∙0,01∙1,6 = 0,000 |
Известь |
1,013 |
1,013∙0,01∙1,14 = 0,012 |
- |
Боксит |
0,160 |
0,16∙0,01∙26 = 0,041 |
- |
Магнезит |
0,330 |
0,33∙0,01∙3,0 = 0,010 |
- |
Доломит об. |
0,460 |
0,46∙0,01∙1,38 = 0,006 |
- |
Доломит сырой |
0,070 |
0,07∙0,01∙1,0 = 0,001 |
- |
Материал свода |
0,090 |
0,09∙0,01∙11 = 0,010 |
0,09∙0,01∙10 = 0,009 |
Шлак распл. |
4,000 |
4,0∙0,01∙3,85 = 0,153 |
4,0∙0,01∙14,65 = 0,583 |
Итого |
|
0,252 |
0,592 |
* – содержание оксидов железа в материалах. |
Таким образом, во второй половине плавки в ванну вносится 0,252 кг Fe2O3 ( ) и 0,592 кг FeO ( ).
Остаток Fe2O3 в шлаке второго периода:
Тогда избыточное количество Fe2O3 составит:
- 0,180 = 0,252 – 0,078 = 0,175 кг.
При восстановлении избыточного Fe2O3 получится FeO:
При этом освободится кислорода: 0,175 – 0,157 = 0,017 кг.
Тогда суммарное количество FeO составит:
(%FeO)II = 0,950 + = 0,157 + 0,592 = 0,749 кг.
Остается FeO в шлаке второго периода перед раскислением:
Избыток FeO составит:
(%FeO)изб = (%FeO)II – 0,248 = 0,749– 0,248 = 0,501 кг.
При восстановлении избыточного FeO в металл перейдет железа:
При этом освободится кислорода: 0,501 – 0,389 = 0,111 кг.
Всего освободится кислорода:
Технический кислород во втором периоде плавки должен внести кислорода:
При степени усвоения вдуваемого кислорода 90% и чистоте кислорода 98% на одну тонну металлозавалки потребуется технического кислорода